Comment déterminer la composition finale d'une solution ?

Détermination de la composition finale d’une solution : Guide étape par étape

La composition finale d’une solution, suite à une réaction chimique, est cruciale pour comprendre les changements qui se sont produits et l’état d’équilibre atteint. La valeur d’avancement de la réaction nous permet de déterminer précisément les quantités de réactifs et de produits à l’état final. Voici un guide étape par étape pour calculer la composition finale d’une solution :

Étape 1 : Écrire l’équation chimique équilibrée

Déterminez l’équation chimique équilibrée de la réaction qui vous intéresse. Assurez-vous que l’équation est équilibrée, c’est-à-dire que le nombre d’atomes de chaque élément est le même des deux côtés de l’équation.

Étape 2 : Identifier les coefficients stoechiométriques

Les coefficients stoechiométriques dans l’équation équilibrée indiquent le rapport molaire entre les réactifs et les produits. Ces coefficients vous permettent de calculer les quantités relatives des différentes substances impliquées.

Étape 3 : Déterminer la valeur de l’avancement de la réaction

La valeur de l’avancement de la réaction (ξ) représente le nombre de moles de réactif qui ont réagi ou de produit qui ont été formés à un moment donné. Pour les réactions homogènes, ξ peut être déterminée à partir des concentrations initiales et finales des réactifs et des produits.

Étape 4 : Calculer les quantités de réactifs et de produits

Utilisez la valeur de l’avancement de la réaction et les coefficients stoechiométriques pour calculer les quantités de réactifs et de produits à l’état final. Voici les formules :

• Concentration finale du réactif = Concentration initiale – (Coefficient stoechiométrique × ξ)
• Concentration finale du produit = Concentration initiale + (Coefficient stoechiométrique × ξ)

Étape 5 : Vérifier l’équilibre

Si la réaction atteint l’équilibre, les concentrations des réactifs et des produits restent constantes. Dans ce cas, la valeur de l’avancement de la réaction devient nulle (ξ = 0).

Exemple : Réaction entre le magnésium et l’acide chlorhydrique

Considérons la réaction suivante :

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

• Étape 1 : L’équation chimique équilibrée nous indique que 1 mole de magnésium réagit avec 2 moles d’acide chlorhydrique pour produire 1 mole de chlorure de magnésium et 1 mole d’hydrogène.

• Étape 2 : Supposons que nous commencions avec 0,5 mole de magnésium et 1,2 mole d’acide chlorhydrique.

• Étape 3 : La valeur de l’avancement de la réaction est inconnue.

• Étape 4 : Pour calculer la concentration finale du magnésium, on utilise la formule :

Concentration finale du magnésium = 0,5 - (1 × ξ)

Pour la concentration finale de l’acide chlorhydrique :

Concentration finale de l'acide chlorhydrique = 1,2 - (2 × ξ)

Pour la concentration finale du chlorure de magnésium :

Concentration finale du chlorure de magnésium = 0 + (1 × ξ)

Pour la concentration finale de l’hydrogène :

Concentration finale de l'hydrogène = 0 + (1 × ξ)

• Étape 5 : Nous ne pouvons pas vérifier l’équilibre tant que nous ne connaissons pas la valeur de ξ.

En déterminant la composition finale d’une solution, on obtient des informations cruciales sur les changements chimiques qui ont eu lieu, ce qui est essentiel pour comprendre les systèmes réactionnels et l’état d’équilibre atteint.